JP2023002297A - Control device and control method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、排気通路に配置された上流側浄化装置および下流側浄化装置を含む内燃機関の制御装置および制御方法に関する。 The present disclosure relates to a control device and control method for an internal combustion engine including an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage.
従来、排気通路に設けられた触媒(上流側浄化装置)と、当該触媒の下流側で排ガス中の粒子状物質(PM)を捕集するフィルタ(下流側浄化装置)と燃料カットの実施により触媒の熱劣化が進行すると予測される場合に燃料カットを禁止する制御装置とを含む内燃機関が知られている(例えば、特許文献1参照)。この内燃機関の制御装置は、フィルタの再生が必要とされ、かつ排気通路の触媒とフィルタとの間に設置された温度センサの検出値から得られるフィルタの温度が粒子状物質を除去可能な温度以上である場合、触媒の熱劣化が進行すると予測されていても燃焼室に対して燃料の供給を停止させる燃料カットを実施する。これにより、燃料カットの実施によってフィルタ内に多くの酸素を送り込み、粒子状物質を燃焼させて当該フィルタを再生することができる。 Conventionally, a catalyst (upstream purification device) provided in the exhaust passage, a filter (downstream purification device) that collects particulate matter (PM) in exhaust gas downstream of the catalyst (downstream purification device), and a catalyst by implementing a fuel cut An internal combustion engine is known that includes a control device that prohibits fuel cut when it is predicted that thermal deterioration of the engine will progress (see, for example, Patent Document 1). This internal combustion engine control device requires regeneration of the filter, and the temperature of the filter obtained from the detection value of the temperature sensor installed between the catalyst and the filter in the exhaust passage is the temperature at which particulate matter can be removed. In the case above, even if it is predicted that the thermal deterioration of the catalyst will progress, a fuel cut is performed to stop the supply of fuel to the combustion chamber. As a result, a large amount of oxygen can be fed into the filter by executing the fuel cut, and the particulate matter can be burned to regenerate the filter.
また、従来、内燃機関の排気通路に配置された触媒の異常を診断するために、触媒の下流側における排ガスの空燃比がリーン側またはリッチ側に変化(反転)するのに応答して、触媒に供給される排ガスの空燃比をリッチ側またはリーン側に交互に切り替えるアクティブ空燃比制御を実行する触媒異常診断装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この触媒異常診断装置は、触媒温度(推定温度)が活性温度範囲内にあるときに、アクティブ空燃比制御を実行し、当該アクティブ空燃比制御が実行される間に推定される触媒の酸素吸蔵量に基づいて当該触媒の異常の有無を判定する。 Further, conventionally, in order to diagnose an abnormality of a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the catalyst changes (inverts) to the lean side or the rich side. There is known a catalyst abnormality diagnosis device that executes active air-fuel ratio control that alternately switches the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the exhaust gas to the rich side or the lean side (see, for example, Patent Document 1). This catalyst abnormality diagnosis device executes active air-fuel ratio control when the catalyst temperature (estimated temperature) is within the activation temperature range, Based on the above, it is determined whether or not there is an abnormality in the catalyst.
上記特許文献1に記載された内燃機関では、排気通路の触媒とフィルタとの間に設置された温度センサの検出値に基づいてフィルタの温度を精度よく推定することができるので、フィルタの温度に応じて当該フィルタの再生処理を適正に実行して粒子状物質の捕集性能を良好に維持すること可能となる。一方、特許文献1に記載された内燃機関においてフィルタの上流側に配置された触媒の異常の有無を判定する場合、エミッションの悪化を抑制するために、上流側の触媒と下流側のフィルタに担持された触媒との双方が活性化している状態で上記特許文献2に記載されたようなアクティブ空燃比制御を実行することが必要となる。しかしながら、上記温度センサの検出値から推定されたフィルタの温度に基づいて当該フィルタに担持された触媒が活性化されたか否か(触媒温度が活性温度以上であるか否か)を判定した場合、アクティブ空燃比制御が実行される機会を十分に確保し得なくなることが判明した。 In the internal combustion engine described in Patent Document 1, the temperature of the filter can be accurately estimated based on the detected value of the temperature sensor installed between the catalyst and the filter in the exhaust passage. Accordingly, it is possible to appropriately perform regeneration processing of the filter and maintain good particulate matter trapping performance. On the other hand, in the internal combustion engine described in Patent Document 1, when determining whether or not there is an abnormality in the catalyst arranged upstream of the filter, in order to suppress deterioration of emissions, the catalyst on the upstream side and the filter on the downstream side carry It is necessary to execute the active air-fuel ratio control as described in the above-mentioned Patent Document 2 in a state in which both the engine and the catalyst are activated. However, when it is determined whether or not the catalyst carried on the filter is activated (whether the catalyst temperature is equal to or higher than the activation temperature) based on the temperature of the filter estimated from the detected value of the temperature sensor, It has been found that it becomes impossible to secure sufficient opportunities for active air-fuel ratio control to be executed.
そこで、本開示は、排気通路に配置された上流側浄化装置および下流側浄化装置とを含む内燃機関において、上流側浄化装置の異常判定を適正に実行可能にすることを主目的とする。 Therefore, the main object of the present disclosure is to make it possible to appropriately perform an abnormality determination of an upstream purification device in an internal combustion engine including an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage.
本開示の内燃機関の制御装置は、排気通路に配置された上流側浄化装置および下流側浄化装置と、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間で排ガスの温度を検出する温度センサとを含む内燃機関の制御装置において、前記温度センサにより検出された排ガスの温度から前記下流側浄化装置の温度を推定する第1温度推定部と、前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく前記下流側浄化装置の温度を推定する第2温度推定部とを含み、少なくとも前記第2温度推定部により推定された前記下流側浄化装置の温度が予め定められた閾値以上であるときに前記上流側浄化装置の異常判定処理を実行するものである。 A control device for an internal combustion engine of the present disclosure includes an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage, and a temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device. and a first temperature estimator for estimating the temperature of the downstream purification device from the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor, and the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor. and a second temperature estimator for estimating the temperature of the downstream purifying device, wherein at least when the temperature of the downstream purifying device estimated by the second temperature estimating unit is equal to or higher than a predetermined threshold Abnormality determination processing of the upstream purification device is executed.
本開示の内燃機関の制御装置は、温度センサにより上流側浄化装置と下流側浄化装置との間で検出された排ガスの温度から下流側浄化装置の温度を推定する第1温度推定部を含む。これにより、下流側浄化装置に比較的近い位置で実測される温度から第1温度推定部により精度よく推定された温度に基づいて当該下流側浄化装置の状態等を適正に把握することが可能となる。ここで、上流側浄化装置が劣化した場合、当該上流側浄化装置が劣化していない場合に比べて、上流側浄化装置の温度が低下し、それに応じて上流側浄化装置と下流側浄化装置との間で温度センサにより検出(実測)される排ガスの温度も低下する。従って、当該温度センサにより検出される排ガスの温度から第1温度推定部により推定された下流側浄化装置の温度に基づいて上流側浄化装置の異常判定処理の実行の可否を判定した場合、上流側浄化装置に異常が発生しているにも拘わらず、下流側浄化装置が活性化していないとみなされて異常判定処理が実行されなくなってしまうおそれがある。これを踏まえて、本開示の内燃機関の制御装置には、温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく下流側浄化装置の温度を推定する第2温度推定部が設けられ、当該制御装置は、第2温度推定部により推定された下流側浄化装置の温度が予め定められた閾値以上であることを実行条件の1つとして上流側浄化装置の異常判定処理を実行する。これにより、上流側浄化装置の劣化が反映されていない下流側浄化装置の推定温度に基づいて上流側浄化装置の異常判定処理の実行の可否を判定することが可能となるので、当該異常判定処理が実行される機会を十分に確保して、上流側浄化装置の状態を良好に把握することができる。この結果、本開示の内燃機関の制御装置によれば、上流側浄化装置の異常判定を適正に実行することが可能となる。なお、本開示の内燃機関の制御装置は、第1温度推定部により推定された下流側浄化装置の温度に基づいて下流側浄化装置の状態を判定するものであってもよい。 A control device for an internal combustion engine of the present disclosure includes a first temperature estimator that estimates the temperature of the downstream purification device from the temperature of the exhaust gas detected between the upstream purification device and the downstream purification device by the temperature sensor. As a result, it is possible to properly grasp the state of the downstream purification device based on the temperature accurately estimated by the first temperature estimating unit from the temperature actually measured at a position relatively close to the downstream purification device. Become. Here, when the upstream purifying device deteriorates, the temperature of the upstream purifying device decreases compared to when the upstream purifying device has not deteriorated, and accordingly, the upstream purifying device and the downstream purifying device are heated. The temperature of the exhaust gas detected (actually measured) by the temperature sensor also decreases between . Therefore, when determining whether or not to execute the abnormality determination process for the upstream purification device based on the temperature of the downstream purification device estimated by the first temperature estimating unit from the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor, the upstream purification device Even though an abnormality has occurred in the purifier, there is a possibility that the downstream purifier will not be activated and the abnormality determination process will not be executed. Based on this, the control device for an internal combustion engine of the present disclosure is provided with a second temperature estimation unit that estimates the temperature of the downstream purification device without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor, and the control device performs the abnormality determination process for the upstream purification device, with one of the execution conditions being that the temperature of the downstream purification device estimated by the second temperature estimator is equal to or higher than a predetermined threshold value. As a result, it is possible to determine whether or not to execute the abnormality determination process for the upstream purification device based on the estimated temperature of the downstream purification device that does not reflect the deterioration of the upstream purification device. is sufficiently secured, and the state of the upstream purifying device can be well grasped. As a result, according to the control device for an internal combustion engine of the present disclosure, it is possible to properly perform the abnormality determination of the upstream purification device. Note that the control device for an internal combustion engine of the present disclosure may determine the state of the downstream purification device based on the temperature of the downstream purification device estimated by the first temperature estimator.
また、前記第2温度推定部は、前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく前記上流側浄化装置の温度を推定するものであってもよく、前記制御装置は、前記第2温度推定部により推定された前記上流側浄化装置の温度が予め定められた第1の下限温度以上であり、かつ前記第2温度推定部により推定された前記下流側浄化装置の温度が前記閾値としての第2の下限温度以上であることを条件に、前記上流側浄化装置の前記異常判定処理を実行するものであってもよい。これにより、上流側浄化装置の劣化に起因して異常判定処理の実行条件が成立しなくなってしまうのを抑制し、異常判定処理が実行される機会を十分に確保することが可能となる。 The second temperature estimation unit may estimate the temperature of the upstream purification device without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor, and the control device may estimate the temperature of the upstream purification device without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor. The temperature of the upstream purification device estimated by the estimation unit is equal to or higher than a predetermined first lower limit temperature, and the temperature of the downstream purification device estimated by the second temperature estimation unit is the threshold value. The abnormality determination process for the upstream purification device may be performed on condition that the temperature is equal to or higher than the second lower limit temperature. As a result, it is possible to prevent the conditions for executing the abnormality determination process from becoming unsatisfied due to the deterioration of the upstream purification device, and to ensure a sufficient chance of executing the abnormality determination process.
更に、前記第2温度推定部は、前記内燃機関の排気ポートから流出する排ガスの温度と、排ガスと排気管との熱伝達量と、前記排気管からの放熱量とに基づいて、前記上流側浄化装置および前記下流側浄化装置の温度を推定するものであってもよい。これにより、上流側浄化装置が劣化していないと仮定して推定された上流側および下流側浄化装置の温度に基づいて、上流側浄化装置の異常判定処理の実行の可否を判定することができるので、当該異常判定処理が実行される機会を良好に確保することが可能となる。 Further, the second temperature estimating unit calculates the upstream side temperature based on the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust port of the internal combustion engine, the amount of heat transfer between the exhaust gas and the exhaust pipe, and the amount of heat released from the exhaust pipe. The temperature of the purifier and the downstream purifier may be estimated. As a result, it is possible to determine whether the abnormality determination process for the upstream purification device can be executed based on the temperatures of the upstream and downstream purification devices estimated assuming that the upstream purification device has not deteriorated. Therefore, it is possible to satisfactorily secure an opportunity for executing the abnormality determination process.
また、前記内燃機関は、前記排気通路に配置されたタービンホイールと、タービンシャフトを介して前記タービンホイールに連結されると共に前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサホイールとを含む過給機を有するものであってもよく、前記第2温度推定部は、前記排気ポートから流出する排ガスの温度に基づいて推定された前記タービンホイールから流出する排ガスの温度と、前記タービンホイールから前記上流側浄化装置までの間における排ガスと前記排気管との熱伝達量および前記排気管からの放熱量とに基づいて前記上流側浄化装置の温度を推定すると共に、推定した前記上流側浄化装置の温度と、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間における排ガスと前記排気管との熱伝達量および前記排気管からの放熱量とに基づいて前記下流側浄化装置の温度を推定するものであってもよい。これにより、過給機を有する内燃機関において、上流側浄化装置の異常判定処理が実行される機会を良好に確保することが可能となる。 Further, the internal combustion engine includes a supercharger including a turbine wheel arranged in the exhaust passage, and a compressor wheel connected to the turbine wheel via a turbine shaft and arranged in an intake passage of the internal combustion engine. The second temperature estimator may include the temperature of the exhaust gas flowing out of the turbine wheel estimated based on the temperature of the exhaust gas flowing out of the exhaust port, and the upstream purification from the turbine wheel. estimating the temperature of the upstream purification device based on the amount of heat transfer between the exhaust gas and the exhaust pipe and the amount of heat radiation from the exhaust pipe, and the estimated temperature of the upstream purification device; The temperature of the downstream purification device is estimated based on the amount of heat transfer between the exhaust gas and the exhaust pipe between the upstream purification device and the downstream purification device and the amount of heat radiation from the exhaust pipe. may As a result, in an internal combustion engine having a supercharger, it is possible to satisfactorily secure an opportunity for execution of the abnormality determination process for the upstream purification device.
更に、前記内燃機関は、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間で排ガスの空燃比を検出する空燃比センサを更に含むものであってもよく、前記異常判定処理は、前記空燃比センサにより検出される空燃比がリーン側またはリッチ側に変化するのに応じて前記上流側浄化装置に流入する排気ガスの空燃比をリッチ側またはリーン側に交互に切り替えるアクティブ空燃比制御であってもよく、前記制御装置は、前記アクティブ空燃比制御が実行される間の前記上流側浄化装置による酸素の吸蔵量および放出量を推定すると共に、推定した酸素の吸蔵量および放出量に基づいて前記上流側浄化装置の異常の有無を判定するものであってもよい。 Further, the internal combustion engine may further include an air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device, and the abnormality determination process It is active air-fuel ratio control that alternately switches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream side purification device to the rich side or the lean side according to the change in the air-fuel ratio detected by the fuel ratio sensor to the lean side or the rich side. The control device estimates the amount of oxygen stored and released by the upstream purification device while the active air-fuel ratio control is being executed, and based on the estimated oxygen storage amount and release amount The presence or absence of abnormality in the upstream purification device may be determined.
また、前記上流側浄化装置は、三元触媒を含むものであってもよく、前記下流側浄化装置は、パティキュレートフィルタを含むものであってもよく、前記制御装置は、前記第1温度推定部により推定された温度に基づいて、前記下流側浄化装置を再生させるためのフューエルカットの可否を判定するものであってもよい。これにより、下流側浄化装置の過熱を抑制しつつ、パティキュレートフィルタの目詰まりを良好に抑制すると共に、上流側浄化装置すなわち三元触媒の異常判定を適正に実行することが可能となる。 Further, the upstream purification device may include a three-way catalyst, the downstream purification device may include a particulate filter, and the control device may include the first temperature estimation Based on the temperature estimated by the unit, whether or not to cut fuel for regenerating the downstream purification device may be determined. As a result, it is possible to satisfactorily suppress clogging of the particulate filter while suppressing overheating of the downstream purifying device, and to properly perform abnormality determination of the upstream purifying device, that is, the three-way catalyst.
本開示の内燃機関の制御方法は、排気通路に配置された上流側浄化装置および下流側浄化装置と、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間で排ガスの温度を検出する温度センサとを含む内燃機関の制御方法において、少なくとも前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく推定された前記下流側浄化装置の温度が予め定められた閾値以上であるときに前記上流側浄化装置の異常判定処理を実行するものである。 A control method for an internal combustion engine according to the present disclosure includes an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage, and a temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device. at least when the temperature of the downstream purification device estimated without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined threshold value, the upstream purification It executes the abnormality determination processing of the device.
かかる方法によれば、下流側浄化装置の状態判定と、上流側浄化装置の異常判定との双方を適正に実行することが可能となる。 According to such a method, it is possible to appropriately perform both the state determination of the downstream purification device and the abnormality determination of the upstream purification device.
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。 Next, embodiments for carrying out the invention of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の制御装置としてのエンジン電子制御装置(以下、「エンジンECU」という。)100により制御される内燃機関であるエンジン10を例示する概略構成図である。同図に示すエンジン10は、エンジンブロック11に形成された複数の燃焼室12における炭化水素系燃料と空気との混合気の燃焼に伴うピストン13の往復運動をクランクシャフト(出力軸)14の回転運動へと変換する例えば直列型のガソリンエンジンであり、車両に搭載される。図1に示すように、エンジン10は、エンジンブロック11、複数の燃焼室12、ピストン13およびクランクシャフト14に加えて、エアクリーナ15と、吸気管16と、電子制御式のスロットルバルブ17と、サージタンク18と、それぞれ対応する吸気ポートを開閉する複数の吸気バルブ19iと、それぞれ対応する排気ポートを開閉する排気バルブ19eと、複数の燃料噴射弁20と、複数の点火プラグ21と、排気通路を形成する排気管22とを含む。燃料噴射弁20は、図示するように吸気ポートに燃料を噴射するものであってもよく、燃焼室12内に燃料を直接噴射するものであってもよい。更に、エンジン10にポート噴射弁と筒内噴射弁との双方が設けられてもよい。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an
また、エンジン10は、排ガス浄化装置として、それぞれ排気管22に組み込まれた上流側浄化装置23および下流側浄化装置24を含む。上流側浄化装置23は、エンジン10の各燃焼室12からの排ガス中のCO(一酸化炭素)やHC、NOxといった有害成分を浄化するNOx吸蔵型の排ガス浄化触媒(三元触媒)230を含むものである。また、下流側浄化装置24は、排ガス中の粒子状物質(微粒子)を捕集するパティキュレートフィルタ(GPF)240を含み、上流側浄化装置23の下流側に配置される。本実施形態において、パティキュレートフィルタ240は、NOx吸蔵型の排ガス浄化触媒(三元触媒)を担時した多孔質フィルタである。すなわち、下流側浄化装置24は、三元触媒の浄化機能と粒子状物質の捕集機能とを有する四元触媒として構成されている。
The
更に、エンジン10は、エンジンブロック11等を冷却するための冷媒循環通路25と、電動ポンプ26と、ラジエータ27とを含む。電動ポンプ26は、冷媒循環通路25で冷却水(LLC)を循環させる。ラジエータ27は、走行風や図示しない電動ファンからの空気との熱交換によりエンジンブロック11等から熱を奪った冷却水を冷却する。また、冷媒循環通路25には、水温センサ25tが設置されている。水温センサ25tは、エンジンブロック11から熱を奪った(流出した)冷却水の水温Twを検出する。
Furthermore, the
加えて、エンジン10は、排ガスのエネルギを利用して吸入空気を圧縮する過給機30と、当該過給機30により圧縮された空気を冷却する液冷式のインタークーラ39とを含む。過給機30は、図1に示すように、タービンホイール31と、コンプレッサホイール32と、タービンホイール31およびコンプレッサホイール32を一体に連結するタービンシャフト33と、ウェイストゲートバルブ34と、ブローオフバルブ35とを含むターボチャージャである。タービンホイール31は、上流側浄化装置23の上流側に位置するように排気管22に形成されたタービンハウジング220内に回転自在に配置される。また、コンプレッサホイール32は、エアクリーナ15とスロットルバルブ17との間に位置するように吸気管16に形成されたコンプレッサハウジング160内に回転自在に配置される。
In addition, the
タービンシャフト33は、タービンハウジング220およびコンプレッサハウジング160の間で両者に固定されるベアリングハウジング300内に回転自在に配置される。ベアリングハウジング300は、図示しないベアリングを保持しており、当該ベアリングを介してタービンシャフト33を回転自在に支持する。また、ベアリングハウジング300内には、タービンシャフト33やベアリング等を潤滑・冷却する潤滑油を流通させるための油路と、ベアリングハウジング300内を冷却するための冷媒通路とが形成されている(何れも図示省略)。ベアリングハウジング300内の油路には、エンジン10により駆動される図示しない機械式オイルポンプからの作動油を調圧する油圧制御装置(図示省略)から潤滑油としての作動油が供給される。また、ベアリングハウジング300内の冷媒通路には、インタークーラ39に冷却水を循環させる図示しない冷却系統からの冷却水が供給される。
過給機30のウェイストゲートバルブ34は、流量制御弁であり、図1に示すように、タービンハウジング220(タービンホイール31)を迂回するように排気管22に接続されたバイパス管225に設置されている。かかるウェイストゲートバルブ34の開度を調節することで、バイパス管165を流通する排ガスの量とタービンホイール31およびコンプレッサホイール32を回転させる排ガスの量との比を変化させることができる。すなわち、過給機30では、ウェイストゲートバルブ34の開度の調節によりエンジン10における過給圧Pcを調節することが可能である。また、ウェイストゲートバルブ34を全開にすることで、過給機30(コンプレッサホイール32)による吸入空気の圧縮を実質的に停止させることができる。
The
過給機30のブローオフバルブ35は、図1に示すように、コンプレッサハウジング160(コンプレッサホイール32)を迂回するように吸気管16に接続されたバイパス管165に設置されている。かかるブローオフバルブ35を開弁させることで、吸気管16のコンプレッサホイール32とスロットルバルブ17との間における圧力(余剰圧力)を解放することができる。これにより、スロットルバルブ17の応答性の悪化やサージングの発生を抑制することが可能となる。なお、ブローオフバルブ35は、コンプレッサホイール32の下流側における圧力が上流側における圧力よりも所定値以上高くなると開弁する逆止弁であってもよい。
The blow-off
エンジン10を制御するエンジンECU100は、図示しないCPU,ROM,RAM、入出力インターフェース等を有するマイクロコンピュータや、各種駆動回路、各種ロジックIC等を含む。また、エンジンECU100は、図2に示すように、クランク角センサ14aやエアフローメータ16a、吸気圧センサ16p、過給圧センサ16c、吸気温センサ16t、スロットル開度センサ17o、サージ圧センサ18p、温度センサ18t、上流側空燃比センサ22f、下流側空燃比センサ22r、排ガス温度センサ22t、水温センサ25t、外気温センサ28、大気圧センサ29等の検出値を図示しない入力ポートを介して取得する。
An
クランク角センサ14aは、クランクシャフト14の回転位置(クランクポジション)を検出する。エアフローメータ16aは、吸気管16のコンプレッサホイール32の上流側で吸入空気量Qaを検出する。吸気圧センサ16pは、吸気管16のコンプレッサホイール32の上流側における吸気圧Pinを検出する。吸気温センサ16tは、吸気管16のコンプレッサホイール32の上流側で吸気温度Tinを検出する。過給圧センサ16cは、吸気管16のコンプレッサハウジング160とインタークーラ39との間でコンプレッサホイール32により圧縮された空気の圧力である過給圧Pcを検出する。スロットル開度センサ17oは、スロットルバルブ17の開度THを検出する。サージ圧センサ18pは、サージタンク18内の空気の圧力であるサージ圧Psを検出し、温度センサ18tは、サージタンク18内の空気の温度であるサージ温度Tsを検出する。上流側空燃比センサ22fは、上流側浄化装置23の上流側で当該上流側浄化装置23に流入する排ガスの空燃比である上流側空燃比AFfを検出し、下流側空燃比センサ22rは、上流側浄化装置23の下流側で下流側浄化装置24に流入する排ガスの空燃比である下流側空燃比AFrを検出する。排ガス温度センサ22tは、排気管22の上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間の部分を流通する排ガスの温度Tegを検出する。
The crank angle sensor 14 a detects the rotational position (crank position) of the crank shaft 14 . The
エンジンECU100は、クランク角センサ14aからのクランクポジションに基づいてエンジン10(クランクシャフト14)の回転数Neを算出すると共に、エアフローメータ16aからの吸入空気量Qaとエンジン10の回転数Neとに基づいて負荷率KLを算出する。負荷率KLは、エンジン10の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクル中に実際に吸入される空気の容積の割合である。そして、エンジンECU100は、回転数Neや負荷率KL等に基づいて、スロットルバルブ17や、複数の燃料噴射弁20、複数の点火プラグ21等を制御する。更に、エンジンECU100は、過給機30のウェイストゲートバルブ34およびブローオフバルブ35、電動ポンプ26、過給機30の冷却系統に含まれる図示しない電動ポンプ等を制御する。
The
また、エンジンECU100は、エンジン10を搭載した車両がシステム起動されている間、所定時間(微小時間)おきに図3のルーチンを繰り返し実行して下流側浄化装置24(パティキュレートフィルタ240)の推定温度(推定床温)Tcr1を導出する。図3のルーチンの開始に際し、エンジンECU100は、排ガス温度センサ22tにより検出された排ガスの温度Tegを取得する(ステップS1)。更に、エンジンECU100は、取得した温度Tegに基づいて、最新の下流側浄化装置24の推定温度Tcr1を導出し(ステップS2)、図3のルーチンを一旦終了させる。ステップS2において、エンジンECU100は、排ガスの温度Tegや、排気管22の上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間の部分と排ガスとの熱伝達量、排気管22の上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間の部分から放熱される熱量等に基づいて下流側浄化装置24すなわちパティキュレートフィルタ240の前端あるいは中央部における温度を推定し、推定した温度を最新の下流側浄化装置24の推定温度Tcr1としてRAMに格納する。
Further, the
更に、エンジンECU100は、エンジン10を搭載した車両がシステム起動されている間、所定時間(微小時間)おきに図4のルーチンを繰り返し実行し、上流側浄化装置23すなわち排ガス浄化触媒230の推定温度(推定床温)Tcf2と、下流側浄化装置24すなわちパティキュレートフィルタ240の推定温度(推定床温)Tcr2を導出する。図4のルーチンの開始に際し、エンジンECU100は、吸気温センサ16tにより検出された吸気温度Tinや、吸気圧センサ16pにより検出された吸気圧Pin(絶対圧)、過給圧センサ16cにより検出された過給圧Pc(絶対圧)、複数の排気ポートから流出してタービンハウジング220(タービンホイール31)に流入する排ガスの温度である入ガス温度Ttiといった温度推定に必要なデータを取得する(ステップS10)。入ガス温度Ttiは、エンジン10の回転数Neや負荷率KL、上流側空燃比AFf等に基づいて別途推定されたものである。
Furthermore, the
ステップS10の処理の後、エンジンECU100は、次式(1)を用いて、タービンハウジング220(タービンホイール31)から下流側に流出する排ガスの温度である出ガス温度Ttoを推定(算出)する(ステップS20)。式(1)において、“Tti”は、ステップS200にて取得された入ガス温度Ttiである。また、式(1)において、“Tci”は、コンプレッサハウジング160(コンプレッサホイール32)に流入する空気の温度であり、本実施形態では、温度Tciとして、ステップS200にて取得された吸気温度Tinが用いられる。ただし、温度Tciとして、外気温センサ28により検出された外気温度Toutが用いられてもよい。更に、式(1)において、“Pci”は、コンプレッサハウジング160に流入する空気の圧力であり、本実施形態では、圧力Pciとして、ステップS200にて取得された吸気圧Pin(絶対圧)が用いられる。ただし、圧力Pciとして、大気圧センサ29により検出された大気圧Poutが用いられてもよい。また、式(1)において、“Pco”は、コンプレッサホイール32から送り出される空気(圧縮空気)の圧力であり、本実施形態では、圧力Pcoとして、ステップS200にて取得された過給圧Pc(絶対圧)が用いられる。更に、式(1)において、“Kie”は、エンジン10の吸入空気と排ガスとの比熱比である。
After the process of step S10, the
上記式(1)は、次のような手順に経て導出される。すなわち、状態(P1,V1,T1)から状態(P2,V2,T2)へと断熱的に変化したときの理想気体の仕事量Wは、ポアソンの法則および気体の状態方程式より、次式(2),(3)および(4)のように表すことができる。また、式(3)において、T1=Tci,P1=Pci,P2=Pco,K=Ki(ただし、“Ki”は、吸入空気の比熱比である。)とすれば、コンプレッサホイール32によるエネルギの消費仕事(圧縮仕事)Wcが得られる。更に、式(4)において、T1=Tti,T2=Tto,K=Ke(ただし、“Ke”は、排ガスの比熱比である。)とすれば、タービンホイール31によるエネルギの回収仕事(膨張仕事)Wtが得られる。
The above formula (1) is derived through the following procedure. That is, the work W of an ideal gas when it adiabatically changes from the state (P1, V1, T1) to the state (P2, V2, T2) is given by the following equation (2 ), (3) and (4). If T1=Tci, P1=Pci, P2=Pco, and K=Ki (where "Ki" is the specific heat ratio of the intake air) in equation (3), the energy output by the
また、タービンホイール31とコンプレッサホイール32との間の伝達効率が100%であると仮定すれば、コンプレッサホイール32による消費仕事Wcとタービンホイール31による回収仕事Wtとが等しくなり、式(3)=式(4)として、次式(5)を得ることができる。更に、簡単のために、断熱効率が100%であり、かつKi=Keであると仮定すれば、次式(6)が得られ、式(6)を整理することで、上記式(1)が得られる。このようにして導出される式(1)を用いることにより、タービンホイール31の出ガス温度Ttoをより適正に推定することが可能となる。
Further, assuming that the transmission efficiency between the
次いで、エンジンECU100は、推定したタービンホイール31の出ガス温度Ttoと、排気管22のタービンホイール31と上流側浄化装置23との間の部分と排ガスとの熱伝達量や、排気管22のタービンホイール31と上流側浄化装置23との間の部分から放熱される熱量等に基づいて上流側浄化装置23すなわち排ガス浄化触媒230の前端あるいは中央部における温度を推定し、推定した温度を最新の上流側浄化装置23の推定温度Tcf2としてRAMに格納する(ステップS30)。更に、エンジンECU100は、上流側浄化装置23の推定温度Tcf2と、排気管22の上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間の部分と排ガスとの熱伝達量や、排気管22の上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間の部分から放熱される熱量等に基づいて下流側浄化装置24すなわちパティキュレートフィルタ240の前端あるいは中央部における温度を推定し、推定した温度を最新の下流側浄化装置24の推定温度Tcr2としてRAMに格納し(ステップS40)、図3のルーチンを一旦終了させる。
Next, the
さて、上述のような下流側浄化装置24すなわちパティキュレートフィルタ240を含むエンジン10では、当該パティキュレートフィルタ240における粒子状物質の堆積量Dpmが増加した段階で、多くの空気すなわち酸素をパティキュレートフィルタ240に送り込み、粒子状物質を燃焼させる必要がある。その一方で、パティキュレートフィルタ240の再生に際しては、粒子状物質の反応熱によりパティキュレートフィルタ240が過熱されてしまうおそれもある。このため、エンジン10を搭載した車両では、当該車両のアクセルペダルの踏み込みが解除されることを条件として含むフューエルカット実行条件が成立すると、パティキュレートフィルタ240の過熱を抑制しつつ粒子状物質を燃焼させてパティキュレートフィルタ240を再生させるために、図5に示すフューエルカット許否ルーチンがエンジンECU100により所定時間(微少時間)おきに繰り返し実行される。
Now, in the
図5のルーチンの開始に際し、エンジンECU100は、排ガス温度センサ22tにより検出された排ガスの温度Tegに基づいて推定された下流側浄化装置24(パティキュレートフィルタ240)の推定温度Tcr1や、フューエルカット経過時間(FC経過時間)tfc、パティキュレートフィルタ240における粒子状物質の堆積量Dpmといった制御に必要なデータを取得する(ステップS100)。フューエルカット経過時間(FC経過時間)tfcは、フューエルカットの実行が開始されてからの経過時間であり、図示しないタイマにより計時されると共にフューエルカットの解除に応じてリセットされるものである。粒子状物質の堆積量Dpmは、燃料噴射の実行に伴って各燃焼室12から排出された粒子状物質の排出量(正の値)と、アクセルペダルの踏み込み解除等によるフューエルカットの実行に伴ってパティキュレートフィルタ240で燃焼させられた粒子状物質の量(燃焼量:負の値)とを積算することにより別途算出されているものである。粒子状物質の排出量は、エンジン10の回転数Neや吸入空気量Qa、水温Tw、エンジン10の始動から運転停止されるまでの間の積算吸入空気量ΣQa等に基づいて導出(推定)される。また、粒子状物質の燃焼量は、粒子状物質の堆積量Dpmと、下流側浄化装置24(パティキュレートフィルタ240)の推定温度Tcr1と、エンジン10の吸入空気量Qa等に基づいて導出(推定)される。
At the start of the routine of FIG. 5, the
ステップS100の処理の後、エンジンECU100は、取得したパティキュレートフィルタ240の推定温度Tcr1と粒子状物質の堆積量Dpmとに基づいて、フューエルカット許可時間(FC許可時間)tfcrefを設定する(ステップS110)。フューエルカット許可時間tfcrefは、パティキュレートフィルタ240の温度=Tcr1であり、かつ堆積量=Dpmであるときに、フューエルカットが継続して実行されても当該パティキュレートフィルタ240を過熱させない時間である。ステップS110において、エンジンECU100は、図示しないマップから推定温度Tcr1と堆積量Dpmとに対応したフューエルカット許可時間tfcrefを導出する。当該マップは、実験・解析を経て、堆積量Dpmが増加するに従ってフューエルカット許可時間tfcrefを短くし、かつ推定温度Tcr1が高くなるに従ってフューエルカット許可時間tfcrefを短くするように予め作成されたものである。
After the process of step S100,
次いで、エンジンECU100は、ステップS100にて取得したフューエルカット経過時間がステップS110にて設定したフューエルカット許可時間tfcref以下であるか否かを判定する(ステップS120)。フューエルカット経過時間がフューエルカット許可時間tfcref以下であると判定した場合(ステップS120:YES)、エンジンECU100は、フューエルカットを継続させてもパティキュレートフィルタ240を過熱させるおそれがないとみなして、フューエルカットの実行(継続)を許可し(ステップS130)、図5のルーチンを一旦終了させる。これに対して、フューエルカット経過時間がフューエルカット許可時間tfcrefを上回っていると判定した場合(ステップS120:NO)、エンジンECU100は、フューエルカットを継続させるとパティキュレートフィルタ240を過熱させるおそれがあるとみなして、フューエルカットの実行(継続)を禁止し(ステップS140)、図5のルーチンを一旦終了させる。
Next,
このように、パティキュレートフィルタ240の推定温度Tcr1および堆積量Dpmに応じたフューエルカット許可時間tfcrefの範囲内でエンジン10のフューエルカットを許容することで、パティキュレートフィルタ240の過熱を抑制しつつ、粒子状物質を燃焼させて当該パティキュレートフィルタ240の目詰まりを良好に抑制することが可能となる。なお、アクセルペダルの踏み込みが解除された状態でステップS140にてフューエルカットが禁止された場合、エンジンECU100は、吸入空気量Qaが予め定められた最小吸入空気量になるようにスロットルバルブ17を制御すると共に、当該最小吸入空気量に応じた量の燃料を噴射するように複数の燃料噴射弁20を制御する。これにより、エンジン10は、走行抵抗を越える駆動力(トルク)を出力することなく当該最小吸入空気量に対応した回転数(例えば、アイドル回転数)で回転する。
In this way, by allowing the fuel cut of
続いて、図6を参照しながら、エンジン10における上流側浄化装置23の異常判定手順について説明する。図6は、エンジン10を搭載した車両がシステム起動されている間に、エンジンECU100により所定時間おきに繰り返し実行される異常判定ルーチンを例示するフローチャートである。本実施形態において、エンジンECU100は、上流側浄化装置23の異常の有無を判定するために、排ガス浄化触媒230に流入する排ガスの空燃比をリーン側とリッチ側とに強制的かつ交互に変化させて当該排ガス浄化触媒230の酸素吸蔵量をゼロと最大吸蔵量との間で変動させるアクティブ空燃比制御を実行する。
Next, a procedure for determining abnormality of the
図6のルーチンの開始に際し、エンジンECU100は、上流側浄化装置23の推定温度Tcf2、下流側浄化装置24の推定温度Tcr2、排気管22における排ガスの流速、大気圧センサ29により検出された大気圧Pout等の異常判定に必要なデータを取得する(ステップS200)。推定温度Tcf2およびTcr2は、図4のルーチンの実行により別途推定されたものであり、排ガスの流速は、吸入空気量Qaに基づいて別途導出されたものである。ステップS200の処理の後、エンジンECU100は、取得した上流側浄化装置23の推定温度Tcf2が予め定められた閾値Tcf2act(例えば、600℃程度)以上であるか否かを判定する(ステップS210)。閾値Tcf2actは、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230が活性化されているか否かを判定するためのものであり、排ガス浄化触媒230の活性温度に基づいて予め定められている。
At the start of the routine of FIG. Data necessary for abnormality determination such as Pout is acquired (step S200). The estimated temperatures Tcf2 and Tcr2 are separately estimated by executing the routine of FIG. 4, and the flow velocity of the exhaust gas is separately derived based on the intake air amount Qa. After the process of step S200, the
上流側浄化装置23の推定温度Tcf2が閾値Tcf2act以上であると判定した場合(ステップS210:YES)、エンジンECU100は、ステップS200にて取得した下流側浄化装置24の推定温度Tcr2が予め定められた閾値Tcr2act(例えば、450℃程度)以上であるか否かを判定する(ステップS220)。閾値Tcr2actは、下流側浄化装置24のパティキュレートフィルタ240に担持された触媒が活性化されているか否かを判定するためのものであり、当該触媒の活性温度に基づいて予め定められている。下流側浄化装置24の推定温度Tcr2が閾値Tcr2act以上であると判定した場合(ステップS220:YES)、エンジンECU100は、ステップS200にて取得した排ガスの流速や大気圧Pout等に関連したアクティブ空燃比制御の他の実行条件が成立しているか否かを判定する(ステップS230)。
When it is determined that the estimated temperature Tcf2 of the
ステップS210,S220およびS230のすべてにおいて肯定判定を行った場合(ステップS230:YES)、エンジンECU100は、アクティブ空燃比制御を実行する(ステップS240)。ステップS240において、エンジンECU100は、上流側浄化装置23に流入する排ガスの空燃比、すなわち上流側空燃比センサ22fにより検出される空燃比の目標値を予め定められたリーン空燃比に設定し、上流側浄化装置23の下流側に配置された下流側空燃比センサ22rにより検出される空燃比が理論空燃比よりも大きい(リーンな)リーン判定空燃比に達すると、上流側空燃比センサ22fにより検出される空燃比の目標値を予め定められたリッチ空燃比に設定する。更に、ステップS240において、上流側浄化装置23の下流側に配置された下流側空燃比センサ22rにより検出される空燃比が理論空燃比よりも小さい(リッチな)リッチ判定空燃比に達すると、上流側空燃比センサ22fにより検出される空燃比の目標値を上記リーン空燃比に設定する。そして、ステップS240において、エンジンECU100は、当該目標値の切り替えを予め定められた回数だけ実行する。
If affirmative determinations are made in all of steps S210, S220 and S230 (step S230: YES),
また、ステップS240において、エンジンECU100は、予め定められた演算式を用いて、上記目標値をリーン空燃比に設定している間に上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230により吸蔵される酸素の量(酸素吸蔵量)を算出する。また、エンジンECU100は、予め定められた演算式を用いて、上記目標値をリッチ空燃比に設定している間に上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230から放出される酸素の量(酸素放出量)を算出する。本実施形態では、上流側空燃比センサ22fにより検出される空燃比の目標値がリーン空燃比とリッチ空燃比とにそれぞれ複数回(例えば、6回)ずつ設定され、酸素吸蔵量および酸素放出量は、それぞれ複数個だけ算出される。なお、アクティブ空燃比制御の実行に伴い、上流側浄化装置23から流出するNOxは、活性化している下流側浄化装置24のパティキュレートフィルタ240に担持された触媒により浄化され、上流側浄化装置23から流出する未燃燃料は、下流側浄化装置24で燃焼させられる。
In step S240, the
上記アクティブ空燃比制御を実行した後、エンジンECU100は、それぞれ複数の酸素吸蔵量および酸素放出量の平均をとることにより上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230の酸素吸蔵能力を示す指標Cmax(最大酸素吸蔵量)を算出する(ステップS250)。更に、エンジンECU100は、ステップS250にて算出した指標Cmaxが予め定められた閾値Cref未満あるか否かを判定する(ステップS260)。ステップS260にて用いられる閾値Crefは、正常と認められる排ガス浄化触媒230の最大酸素吸蔵量の下限値に基づいて定められた値である。エンジンECU100は、指標Cmaxが閾値Cref未満であると判定した場合(ステップS260:YES)、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230に熱劣化等の異常が発生しているとみなして、車両の図示しないインストルメントパネル上に設けられた図示しない警告灯を点灯させ(ステップS270)、図6のルーチンを一旦終了させる。
After executing the active air-fuel ratio control, the
また、指標Cmaxが閾値Cref以上であると判定した場合(ステップS260:NO)、エンジンECU100は、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230が正常であるとみなして、ステップS260の処理を実行することなく図6のルーチンを一旦終了させる。更に、ステップS210-S230の何れかにおいて否定判定を行った場合、エンジンECU100は、ステップS240以降の処理を実行することなく図6のルーチンを一旦終了させる。
When determining that the index Cmax is equal to or greater than the threshold value Cref (step S260: NO), the
以上説明したように、エンジン10を制御するエンジンECU100は、排ガス温度センサ22tにより上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間で検出された排ガスの温度Tegから推定された下流側浄化装置24の推定温度Tcr1と、粒子状物質の堆積量Dpmとに基づいて、当該下流側浄化装置の状態、すなわちパティキュレートフィルタ240を加熱させることなくフューエルカットを継続させ得る状態にあるか否かを判定する(図5のS100-S120)。これにより、下流側浄化装置24に比較的近い位置で実測される排ガスの温度Tegから図3のルーチンを実行するエンジンECU100(第1温度推定部)により精度よく導出(推定)された推定温度Tcr1に基づいて、当該下流側浄化装置24の状態を適正に把握することができる従って、エンジン10では、下流側浄化装置24のパティキュレートフィルタ240を再生させるためのフュエールカットの可否を適正に判定し、下流側浄化装置24の過熱を抑制しつつ粒子状物質を燃焼させて、パティキュレートフィルタ240の目詰まりを良好に抑制することが可能となる。
As described above, the
また、エンジンECU100(第2温度推定部)は、図4のルーチンを実行して、排ガス温度センサ22tにより検出された排ガスの温度Tegを用いることなく上流側浄化装置23の推定温度Tcf2および下流側浄化装置24の推定温度Tcr2を導出(推定)する。更に、エンジンECU100は、図4のルーチンを実行して導出した上流側浄化装置23の推定温度Tcf2が閾値(第1の下限温度)Tcfact以上であり、かつ図4のルーチンを実行して導出した下流側浄化装置24の推定温度Tcr2が閾値(第2の下限温度)Tcract以上であることを条件に(図6のステップS200-S230)、上流側浄化装置23の異常を判定するためのアクティブ空燃比制御(ステップS240)を実行する。
Further, the engine ECU 100 (second temperature estimator) executes the routine of FIG. An estimated temperature Tcr2 of the
すなわち、エンジン10において、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230が劣化した場合、当該排ガス浄化触媒230が劣化していない場合に比べて、上流側浄化装置23の温度が低下し、それに応じて上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間で排ガス温度センサ22tにより検出(実測)される排ガスの温度Tegも低下する。従って、排ガス温度センサ22tにより検出される排ガスの温度Tegから推定された下流側浄化装置24の推定温度Tcr2に基づいてアクティブ空燃比制御(異常判定処理)の実行の可否を判定した場合、上流側浄化装置23(排ガス浄化触媒230)に異常が発生しているにも拘わらず、推定温度Tcr2が閾値Tcract未満になって下流側浄化装置24が活性化していないとみなされ、アクティブ空燃比制御が実行されなくなってしまうおそれがある。また、例えば排ガス温度センサ22tにより検出された排ガスの温度Tegを用いて上流側浄化装置23の温度を推定することも考えられるが、この場合も、排ガス浄化触媒230の劣化による排ガスの温度Tegの低下に応じて上流側浄化装置23の推定温度が低下することから、当該推定温度が閾値Tcfact未満になり、アクティブ空燃比制御が実行されなくなってしまうおそれがある。
That is, in the
これを踏まえて、エンジンECU100は、排ガス温度センサ22tにより検出された排ガスの温度Tegを用いることなく推定された上流側浄化装置23および下流側浄化装置24の推定温度Tcf2,Tcr2に基づいてアクティブ空燃比制御の実行の可否を判定する(図6のステップS200-S220)。そして、エンジンECU100は、少なくともステップS220にて下流側浄化装置24の推定温度Tcr2が閾値Tcr2act以上であると判定したときに、アクティブ空燃比制御(異常判定処理)を実行する(ステップS240)。これにより、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230の劣化が反映されていない推定温度Tcf2,Tcr2に基づいてアクティブ空燃比制御の実行の可否を判定することが可能となるので、排ガス浄化触媒230の劣化に起因してアクティブ空燃比制御の実行条件(ステップS210,S220)が成立しなくなってしまうのを抑制することができる。従って、アクティブ空燃比制御が実行される機会を十分に確保して、上流側浄化装置23の状態を良好に把握することができる。この結果、エンジンECU100により制御されるエンジン10では、上流側浄化装置23の排ガス浄化触媒230の異常判定と、下流側浄化装置24のパティキュレートフィルタ240の状態判定との双方を適正に実行することが可能となる。
Based on this, the
また、エンジンECU100は、エンジン10の排気ポートから流出する排ガスの温度である入ガス温度Ttiと、排ガスと排気管22との熱伝達量と、排気管22からの放熱量とに基づいて、上流側浄化装置23および下流側浄化装置24の推定温度Tcf2,Tcr2を導出する(図4)。より詳細には、エンジンECU100は、排気ポートから流出する排ガスの温度である入ガス温度Ttiに基づいて推定された過給機30のタービンホイール31から流出する排ガスの温度である出ガス温度Ttoと、タービンホイール31から上流側浄化装置23までの間における排ガスと排気管22との熱伝達量および排気管22からの放熱量とに基づいて上流側浄化装置23の推定温度Tcf2を導出(推定)する。更に、エンジンECU100は、上流側浄化装置23の推定温度Tcf2と、上流側浄化装置23と下流側浄化装置24との間における排ガスと排気管22との熱伝達量および排気管22からの放熱量とに基づいて下流側浄化装置24の推定温度Tcr2を導出する。これにより、上流側浄化装置23が劣化していないと仮定して推定された上流側および下流側浄化装置23,24の推定温度Tcf2,Tcr2に基づいてアクティブ空燃比制御の実行の可否を判定することができるので、当該アクティブ空燃比制御が実行される機会を良好に確保することが可能となる。
In addition, the
なお、上記ステップS210は、上流側浄化装置23の推定温度Tcf2が予め定められた第1の上限温度以下であるか否かを更に判定するものであってもよく、ステップS220は、下流側浄化装置24の推定温度Tcr2が予め定められた第2の上限温度以下であるか否かを更に判定するものであってもよい。また、上流側浄化装置23の異常判定処理は、アクティブ空燃比制御に限られるものではなく、上流側浄化装置23および下流側浄化装置24が活性化されていることを実行条件に含む他の処理であってもよい。更に、エンジン10は、バンクごとに上流側浄化装置23および下流側浄化装置24が設けられるV型エンジンであってもよく、過給機30を含まない自然吸気エンジンであってもよい。また、エンジンECU100が適用されるエンジン10は、ディーゼルエンジンであってもよく、LPGエンジンであってもよく、水素エンジンであってもよい。更に、エンジン10を搭載する車両は、当該エンジン10のみを動力の発生源とするものであってもよく、ハイブリッド車両であってもよい。
Note that step S210 may further determine whether or not the estimated temperature Tcf2 of the
そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。 It goes without saying that the invention of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiment is merely one specific form of the invention described in the Summary of the Invention column, and does not limit the elements of the invention described in the Summary of the Invention column.
本発明は、内燃機関の製造産業等において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of internal combustion engines and the like.
10 エンジン、11 エンジンブロック、12 燃焼室、13 ピストン、14a クランク角センサ、15 エアクリーナ、16 吸気管、160 コンプレッサハウジング、165 バイパス管、16a エアフローメータ、16p 吸気圧センサ、16s 過給圧センサ、16t 吸気温センサ、17 スロットルバルブ、17o スロットル開度センサ、18 サージタンク、18p サージ圧センサ、18t 温度センサ、19e 排気バルブ、19i 吸気バルブ、20 燃料噴射弁、21 点火プラグ、22 排気管、220 タービンハウジング、225 バイパス管、22f 上流側空燃比センサ、22r 下流側空燃比センサ、22t 排ガス温度センサ、23 上流側浄化装置、230 排ガス浄化触媒、24 下流側浄化装置、240 パティキュレートフィルタ、25 冷媒循環通路、25t 水温センサ、26 電動ポンプ、28 外気温センサ、29 大気圧センサ、30 過給機、31 タービンホイール、32 コンプレッサホイール、33 タービンシャフト、34 ウェイストゲートバルブ、35 ブローオフバルブ、39 インタークーラ、300 ベアリングハウジング、100 エンジン電子制御装置(エンジンECU)。
10 engine, 11 engine block, 12 combustion chamber, 13 piston, 14a crank angle sensor, 15 air cleaner, 16 intake pipe, 160 compressor housing, 165 bypass pipe, 16a air flow meter, 16p intake pressure sensor, 16s boost pressure sensor, 16t Intake
Claims (7)
前記温度センサにより検出された排ガスの温度から前記下流側浄化装置の温度を推定する第1温度推定部と、
前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく前記下流側浄化装置の温度を推定する第2温度推定部とを含み、
少なくとも前記第2温度推定部により推定された前記下流側浄化装置の温度が予め定められた閾値以上であるときに前記上流側浄化装置の異常判定処理を実行する内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that includes an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage, and a temperature sensor that detects the temperature of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device,
a first temperature estimating unit that estimates the temperature of the downstream purification device from the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor;
a second temperature estimation unit that estimates the temperature of the downstream purification device without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor;
A control device for an internal combustion engine that executes abnormality determination processing for the upstream purification device when at least the temperature of the downstream purification device estimated by the second temperature estimator is equal to or higher than a predetermined threshold value.
前記第2温度推定部は、前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく前記上流側浄化装置の温度を推定し、
前記第2温度推定部により推定された前記上流側浄化装置の温度が予め定められた第1の下限温度以上であり、かつ前記第2温度推定部により推定された前記下流側浄化装置の温度が前記閾値としての第2の下限温度以上であることを条件に、前記上流側浄化装置の前記異常判定処理を実行する内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The second temperature estimating unit estimates the temperature of the upstream purification device without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor,
The temperature of the upstream purification device estimated by the second temperature estimation unit is equal to or higher than a predetermined first lower limit temperature, and the temperature of the downstream purification device estimated by the second temperature estimation unit is A control device for an internal combustion engine that executes the abnormality determination process for the upstream purification device on condition that the temperature is equal to or higher than the second lower limit temperature as the threshold value.
前記第2温度推定部は、前記内燃機関の排気ポートから流出する排ガスの温度と、排ガスと排気管との熱伝達量と、前記排気管からの放熱量とに基づいて、前記上流側浄化装置および前記下流側浄化装置の温度を推定する内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The second temperature estimating unit estimates the upstream purification device based on the temperature of the exhaust gas flowing out from the exhaust port of the internal combustion engine, the amount of heat transfer between the exhaust gas and the exhaust pipe, and the amount of heat radiation from the exhaust pipe. and a control device for an internal combustion engine that estimates the temperature of the downstream purification device.
前記内燃機関は、前記排気通路に配置されたタービンホイールと、タービンシャフトを介して前記タービンホイールに連結されると共に前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサホイールとを含む過給機を有し、
前記第2温度推定部は、前記排気ポートから流出する排ガスの温度に基づいて推定された前記タービンホイールから流出する排ガスの温度と、前記タービンホイールから前記上流側浄化装置までの間における排ガスと前記排気管との熱伝達量および前記排気管からの放熱量とに基づいて前記上流側浄化装置の温度を推定すると共に、推定した前記上流側浄化装置の温度と、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間における排ガスと前記排気管との熱伝達量および前記排気管からの放熱量とに基づいて前記下流側浄化装置の温度を推定する内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine according to claim 3,
The internal combustion engine has a supercharger including a turbine wheel arranged in the exhaust passage, and a compressor wheel connected to the turbine wheel via a turbine shaft and arranged in an intake passage of the internal combustion engine. ,
The second temperature estimating unit estimates the temperature of the exhaust gas flowing out of the turbine wheel estimated based on the temperature of the exhaust gas flowing out of the exhaust port, the exhaust gas between the turbine wheel and the upstream purification device, and the The temperature of the upstream purification device is estimated based on the amount of heat transfer with the exhaust pipe and the amount of heat radiation from the exhaust pipe, and the estimated temperature of the upstream purification device, the upstream purification device and the downstream A control device for an internal combustion engine that estimates the temperature of the downstream purification device based on the amount of heat transfer between the exhaust gas and the exhaust pipe with the side purification device and the amount of heat radiation from the exhaust pipe.
前記内燃機関は、前記上流側浄化装置と前記下流側浄化装置との間で排ガスの空燃比を検出する空燃比センサを更に含み、
前記異常判定処理は、前記空燃比センサにより検出される空燃比がリーン側またはリッチ側に変化するのに応じて前記上流側浄化装置に流入する排気ガスの空燃比をリッチ側またはリーン側に強制的かつ交互に切り替えるアクティブ空燃比制御であり、
前記制御装置は、前記アクティブ空燃比制御が実行される間の前記上流側浄化装置による酸素の吸蔵量および放出量を推定すると共に、推定した酸素の吸蔵量および放出量に基づいて前記上流側浄化装置の異常の有無を判定する内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The internal combustion engine further includes an air-fuel ratio sensor that detects an air-fuel ratio of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device,
The abnormality determination process forces the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the upstream purification device to the rich side or the lean side in response to the change in the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor to the lean side or the rich side. It is an active air-fuel ratio control that switches dynamically and alternately,
The control device estimates an oxygen storage amount and a release amount by the upstream purification device while the active air-fuel ratio control is being executed, and the upstream purification device based on the estimated oxygen storage amount and release amount. A control device for an internal combustion engine that determines whether there is an abnormality in the device.
前記上流側浄化装置は、三元触媒を含み、
前記下流側浄化装置は、パティキュレートフィルタを含み、
前記第1温度推定部により推定された温度に基づいて、前記下流側浄化装置を再生させるための燃料供給の停止の可否を判定する内燃機関の制御装置。 In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The upstream purification device includes a three-way catalyst,
The downstream purification device includes a particulate filter,
A control device for an internal combustion engine that determines, based on the temperature estimated by the first temperature estimator, whether or not to stop fuel supply for regenerating the downstream purification device.
少なくとも前記温度センサにより検出された排ガスの温度を用いることなく推定された前記下流側浄化装置の温度が予め定められた閾値以上であるときに前記上流側浄化装置の異常判定処理を実行する内燃機関の制御方法。 A control method for an internal combustion engine including an upstream purification device and a downstream purification device arranged in an exhaust passage, and a temperature sensor for detecting the temperature of exhaust gas between the upstream purification device and the downstream purification device,
An internal combustion engine that executes abnormality determination processing for the upstream purification device at least when the temperature of the downstream purification device estimated without using the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined threshold value. control method.
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